为什么用上位机调pidpid如何得出占空比比不变

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2015-07-08 03:27 标签： 占空比调节电路
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PID控制PWM调节直流电机速度
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PID控制PWM调节直流电机速度
官方公共微信我在电子圈
我用PID算法来做一个温度控制系统,用PWM的占宽来控制加热,请教一下PID算法的问题。
用OCR1A的值来比较匹配,从而调节占宽比.
PID的控制工式如下: m(t)=Kpe(n)+Ki{e(1)+e(2)+...+e(n)}+Kd{e(n)-e(n-1)}
m(t)为PID输出量,e(1),e(2),,,e(n),为积累的设定温度跟测得温度误差,Kp,Ki,Kd,分别为比例环节,积分环节,微分环节的参数.
现在,我能把m(t)通过程序算出来,那请问,m(t)怎样跟OCR1A联系起来,它们的关系是怎样的?
希望各们仁兄能说一下,如果我这里所写的有错,也希望指正."
我在电子圈
"先复习一下P、I、D的作用，P就是比例控制，是一种放大（或缩小）的作用，它的控制优点就是：误差一旦产生，控制器立即就有控制作用，使被控量朝着减小误差方向变化，控制作用的强弱取决于比例系数Kp。举个例子：如果你煮的牛奶迅速沸腾了（你的火开的太大了），你就会立马把火关小，关小多少就取决于经验了（这就是人脑的优越性了），这个过程就是一个比例控制。缺点是对于具有自平衡性的被控对象存在静态误差，加大Kp可以减小静差，但Kp过大时，会导致控制系统的动态性能变坏，甚至出现不稳定。所谓自平衡性是指系统阶跃响应的终值为一有限值，举个例子：你用10％的功率去加热一块铁，铁最终保持在50度左右，这就是一个自平衡对象，那静差是怎样出现的呢？比例控制是通过比例系数与误差的乘积来对系统进行闭环控制的，当控制的结果越接近目标的时候，误差也就越小，同时比例系数与误差的乘积（控制作用）也在减小，当误差等于0时控制作用也为0，这就是我们最终希望的控制效果（误差＝0），但是对于一个自平衡对象来说这一时刻是不会持续的。就像此时你把功率降为0，铁是不会维持50度的（不考虑理想状态下），铁的温度开始下降了，误差又出现了（本人文采不是很好，废这么多话相信大家应该明白了！）。也就是比例控制最终会维持一个输出值来使系统处于一个固定状态，既然又输出，误差也就不等于0了，这个误差就是静差。
虽然简单的比例控制反馈能保证系统稳定，但常有较大的静差，满足不了稳态精度的要求，这就是（I）积分控制引入的原因了，积分控制的优点是能对误差进行记忆并积分，有利于消除静差，就像人脑的记忆功能，只是传统的积分控制是不加选择的“记忆”误差及误差变化的所有信息，人脑就没这么笨了，人脑是有选择的记忆有用的信息，并遗忘无用的信息（又是人脑的优越性）。但积分控制的不足之处就在于积分作用具有滞后特性，举个例子：一个电源通过一个电阻对电容充电，要过一定时间后电容两端的电压才会等于电源的电压（理想状态下），这就是一个积分电路。而且存在积分饱和现象，如果积分控制作用太强会使控制的动态性能变差，以致使系统变得不稳定。
由于通常被控对象都是具有惯性作用的，而且这种作用是不能忽略的，为了加快控制系统的响应速度，减少超调量，人们引入了（D）微分控制，微分作用的优点是它具有对误差进行微分，敏感出误差的变化趋势，增加系统稳定性。就像人脑的预见性。只要控制系统的误差有变化，微分就起作用。它的缺点是对干扰同样敏感，使系统抑制干扰能力降低。
对于加热系统的控制，如果要采用PID控制的话是需要结合不同控制要求而采用不同的方法的，如果对升温阶段的曲线不要求可以直接用P（或PD）控制升温过程，保温段再采用PID控制，这样的好处是升温速度快。保温段最好用PID控制，积分相当重要，是起主要控制作用的，否则保温段很容易出现振荡或静差，如果你最终稳定了并保持在给定温度，最好还是把微分去了，否则来个信号干扰它就不得了了。加热对象惯性都比较大，温度是不会突变的。如果你的PID参数调整的好的话，保温段的控制效果是非常好的。如果要求升温曲线（也就是升温的速度要也要控制），那升温段最好还是用PID（或PD），这个阶段想控制好不是件容易的事，特别是那些大滞后的系统。升温段积分只是“配角”，“主角”是比例控制，如果积分利用不好是很容易是系统超调的，对于加热系统来说，超调是很麻烦的事，你必须尽量保证你的控制系统不超调。此时最好的方法就是改积分时积分，不该积分就不要积，搞这么复杂还不如直接分离积分得了。
fengxianjin“请问,m(t)怎样跟OCR1A联系起来,它们的关系是怎样的? ”
PID并没有对输出做太多描述，也没有指定对象和作用域，它的输出是很灵活的，你可以自己定，再把输出域映射到你的控制部件上去，例如m(t)规定为0－100来代表输出功率（分辨率为1％）。再将这个范围和你的PWM占空比对应起来（通过映射转换成OCR1A值）。很简单吧？超级灵活，你想咋整就咋整！误差也一样，直接用采样的16进制或转成温度再用，都可以。"
我在电子圈
没搞反。参数d是起超前调节作用，水温控制是一个大惯性系统，如果不进行超前调节，会发生很大的超调量。其实很早之前我就搞过，不过由于技术有限只是用到p调节，因为是参加学校的比赛，没时间继续下去。后来又一个同学他也搞过，不过他用的不是pid。方法是当温度离设定值有5~8度的时候（这视乎你所控的系统特性）开始减少加热量，到设定温度则停止加热。这时温度会有一点超调。当发现温度有下降趋势，又要进行控制（适当加热），防止温度向下超调，这样的效果也很好。
我在电子圈
其实pid并不是什么深奥的东西，采集和控制的关系是：温度-〉pid算法-〉pwm加热
。这里可以看出pid就类似于数学的函数，温度和pwm加热就是通过这个函数映射过来的。
只要温度采集正确并和你的设置值作比较（减法），得出一个差值，通过pid算法后得出控制量输出，就能达到目的。所以你要做的只是做好温度的采集，还有控制输出。接着就可以进行pid的参数调试，把最优参数调试出来（数学的函数）。
调试要点：先把其他参数去掉，只进行比例调节（p）,待得出的温度跟随曲线基本无误后再加上微分参数（d）,这样可以减少超调量。积分参数可以不用（他只起提高控制精度的作用，对于水温加热系统影响不大，可去掉）。
我在电子圈
上面的你搞反了用得最多的是PI，然后才是PID，一般情况下用PD可能会不稳定
我在电子圈
PID控制实际就是一个线性逼近系统，它并没有告诉我们只对那些线性函数起作用，对那些线性函数不起作用（虽然大多情况下我们控制的系统都会呈现非线性，这也是传统PID衰落的原因－－控制效果不理想）。PID是从二阶惯性系统上推导而来的，因此它最好的控制对象就是二阶惯性系统，如果你想拿传统PID去控制N阶（N不等于二）惯性系统，它不会给你很理想的表显，也就是说传统PID的鲁棒性不好，越是接近二阶，控制效果越好。所以必须提高传统PID的鲁棒性，可以采用自适应PID、模糊PID、专家PID、神经网络PID、模糊控制等，这些都是非线性逼近系统，有很高的鲁棒性，对二阶以上的对象同样有很好的控制作用，但是网上（书上）一般只能找到理论，这也是很多新接触PID控制的人直接采用传统PID的原因－－简单还有例子有代码。当然对于一些惯性比较小的（像电压控制）传统PID效果还是不错的（但也不能照抄照拷公式），不同的被控对象还是要不同的方法的。
fengxianjin “如下:OCR1A=K*m(t),然后接下来的,就是把PID里面那些参数,如:Kp,Ki,Kd,调好,是这样吗?”
如果你看得懂上面的内容，这个问题我就不需要回答了，如果你看不懂，还希望你先看看相关的书籍，不要急于做出来，PID不是通用，也不是万能，是需要理论指导的，理论有了，代码是相当容易的。做PID，难的是理解，而不是程序。
我在电子圈
如何将这些量(或称值)联系起来,如何整定Kp,Ki和Kd三个系数,以及何时结合三个系数来做调整” 上面说过了微分控制的作用，它比较常用在那些惯性比较大需要超前控制的系统上，数控机床上的伺服控制微分的确用得很少，因为伺服电机通常都是惯性比较小的，但有点要改正一下，运动控制也有大滞后的，例如皮带传送控制。还是那句话，不同对象用不同方法。
1，将给定转速转换成转一圈时间Tc，电机当前转一圈时间Tr，则误差Te = Tc - Tr。
2，计算PI控制输出Pt（范围0-65536，视自己需要范围而定，电机电压降到一定程度就转不动了，算法建议采用增量式，不要用浮点，参数可先放大再到Pt缩小，当然，如果你的单片机总是没事干，你就大胆用吧！），假定用定时器计数值做延时输出，则计数值 = 65536 - Pt。
3，调整Kp、Ki，使控制效果最好，这两个参数调整还是比较简单的
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